特許ウォッチ

公開番号2025061076
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-10
出願番号2025002476,2020058195
出願日2025-01-07,2020-03-27
発明の名称ガス状生成物を得るための装置およびガス状生成物を得るための方法
出願人三菱重工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類C10L 3/10 20060101AFI20250403BHJP(石油,ガスまたはコークス工業;一酸化炭素を含有する工業ガス;燃料;潤滑剤;でい炭)
要約【課題】ガス状原料を触媒の存在下で化学反応させてガス状生成物を得るための、新たな装置および方法を提供する。
【解決手段】ガス状生成物を得るための装置は、第一ガス流入口から第一ガス流出口までを連通する第一反応管内腔を有する第一反応管110と、第一伝熱媒体流入口19から第一伝熱媒体流出口20までを連通する第一伝熱媒体管内腔を有する第一伝熱媒体管とを具備し、第一反応管内腔に触媒が置かれており、第一反応器と同様の機構を有する第二反応器210と、第一ガス流出口と第二ガス流入口とを繋いで、第一反応管内腔と第二反応管内腔とを連通させる連結管とを含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第一ガス流入口と第一ガス流出口とを有し且つ第一ガス流入口から第一ガス流出口までを連通する第一反応管内腔を有する第一反応管と、
第一伝熱媒体流入口と第一伝熱媒体流出口とを有し且つ第一伝熱媒体流入口から第一伝熱媒体流出口までを連通する第一伝熱媒体管内腔を有する第一伝熱媒体管とを具備し、
第一反応管は、
第一反応管内腔にＮｉ系触媒、または、白金族金属系触媒、または、その他の貴金属系触媒からなる第一の触媒が置かれており、且つ
第一ガス流入口にて二酸化炭素ガスと水素ガスを含むガス状原料が第一反応管内腔に流入し、第一反応管内腔にてガス状原料を前記第一の触媒と接触させて第一の化学反応をさせ、第一ガス流出口にて第一反応管内腔から前記第一の化学反応で得られるメタンを含む第一ガス混合物が流出する、機構を有し、
第一伝熱媒体管は、
第一伝熱媒体流入口にて伝熱媒体が第一伝熱媒体管内腔に流入し、第一伝熱媒体流出口にて第一伝熱媒体管内腔から伝熱媒体が流出する、機構を有し、且つ
第一反応管が第一伝熱媒体管内腔に挿通されていて、第一伝熱媒体管内腔内の伝熱媒体が第一反応管壁を介して第一反応管内腔内のものとの間で熱交換する、機構を有する、第一反応器と、
第二ガス流入口と第二ガス流出口とを有し且つ第二ガス流入口から第二ガス流出口までを連通する第二反応管内腔を有する第二反応管と、
第二伝熱媒体流入口と第二伝熱媒体流出口とを有し且つ第二伝熱媒体流入口から第二伝熱媒体流出口までを連通する第二伝熱媒体管内腔を有する第二伝熱媒体管とを具備し、
第二反応管は、
第二反応管内腔に第二の触媒が置かれており、且つ
第二ガス流入口にて第一ガス混合物が第二反応管内腔に流入し、第二反応管内腔にて第一ガス混合物を第二の触媒と接触させて第二の化学反応をさせ、第二ガス流出口にて第二反応管内腔から前記第二の化学反応で得られるガス状生成物を含む第二ガス混合物が流出する、機構を有し、
第二伝熱媒体管は、
第二伝熱媒体流入口にて伝熱媒体が第二伝熱媒体管内腔に流入し、第二伝熱媒体流出口にて第二伝熱媒体管内腔から伝熱媒体が流出する、機構を有し、且つ
第二反応管が第二伝熱媒体管内腔に挿通されていて、第二伝熱媒体管内腔内の伝熱媒体が第二反応管壁を介して第二反応管内腔内のものとの間で熱交換する、機構を有する、第二反応器と、
第一ガス流出口と第二ガス流入口とを繋いで第一反応管内腔と第二反応管内腔とを連通させ、第一ガス混合物から副生成物を除去する機構を有する連結管と、
を含む、ガス状生成物を得るための装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
第一反応管における平均滞留時間が、第二反応管における平均滞留時間よりも短い、請求項１に記載のガス状生成物を得るための装置。
【請求項３】
連結管は、第一ガス混合物から副生成物である水を除去する、請求項１または２に記載のガス状生成物を得るための装置。
【請求項４】
第一反応管は、反応管壁の内側面から内に向かって突き出した伝熱フィンを有する、請求項１～３のいずれかひとつに記載のガス状生成物を得るための装置。
【請求項５】
伝熱フィンが第一ガス流入口に近い側の部分だけに設けられている、請求項４に記載のガス状生成物を得るための装置。
【請求項６】
第一反応管の径方向断面が、扁平形状である、請求項１～５のいずれかひとつに記載のガス状生成物を得るための装置。
【請求項７】
第二反応管の径方向断面が、扁平形状である、請求項１～６のいずれかひとつに記載のガス状生成物を得るための装置。
【請求項８】
第一反応管が複数あり、各第一反応管はそれらの径方向断面の扁平形状における長手方向が相互に平行になるように配置されている、請求項６に記載のガス状生成物を得るための装置。
【請求項９】
第二反応管が複数あり、各第二反応管はそれらの径方向断面の扁平形状における長手方向が相互に平行になるように配置されている、請求項７または８に記載のガス状生成物を得るための装置。
【請求項１０】
請求項１～９のいずれかひとつに記載のガス状生成物を得るための装置において、
二酸化炭素ガスと水素ガスを含むガス状原料を第一ガス流入口にて第一反応管内腔に供給すること、
伝熱媒体を第一伝熱媒体流入口にて第一伝熱媒体管内腔に供給し、第一伝熱媒体管内腔に流し且つ第一伝熱媒体管内腔から第一伝熱媒体流出口にて排出することによって、第一反応管内腔内のものの温度を制御しながら第一の化学反応を行うこと、
第一反応管内腔から第一ガス流出口にて前記第一の化学反応で得られるメタンを含む第一ガス混合物を排出すること、
第一ガス混合物を第二ガス流入口にて第二反応管内腔に供給すること、
伝熱媒体を第二伝熱媒体流入口にて第二伝熱媒体管内腔に供給し、第二伝熱媒体管内腔に流し且つ第二伝熱媒体管内腔から第二伝熱媒体流出口にて排出することによって、第二反応管内腔内のものの温度を制御しながら第二の化学反応を行うこと、および
第二反応管内腔から第二ガス流出口にて前記第二の化学反応で得られるガス状生成物を含む第二ガス混合物を排出すること、
を含む、
ガス状生成物を得るための方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス状生成物を得るための装置およびガス状生成物を得るための方法に関する。より詳細に、本発明は、ガス状原料を触媒の存在下で化学反応させてガス状生成物を得るための装置および方法に関する。
続きを表示（約 3,200 文字）【背景技術】
【０００２】
ガス状生成物を得るための装置および方法として種々の提案がなされている。
例えば、特許文献１は、気体状態の反応物の発熱反応によって、製品ガスと、前記製品ガスが溶存する生成水とを生成させる反応部と、前記発熱反応によって発生する熱を除去する冷却水を冷却する冷却塔と、前記反応部と前記冷却塔との間で冷却水を循環させる冷却水循環系統と、前記反応部において生成された生成水を、前記冷却水循環系統内へ混合させる混合手段とを備える生成装置を開示している。
【０００３】
特許文献２は、第一流体が通過する内管（伝熱管）群と、第二流体が通過する外管（胴体）とを備え、複数本の伝熱管群が、それらの両端を第一流体導入側及び第一流体排出側にそれぞれ位置する導入側・排出側保持板に保持させて配設されてなる多管式熱交換器において、前記各伝熱管の流路の壁面に、長手方向の所定間隔（所定ピッチ）で板状又は瘤状の突起部が形成されていることを特徴とする多管式熱交換器を開示している。
【０００４】
特許文献３は、プロセスフロー順に、ａ）複数の反応チューブを含む第１シェルアンドチューブ反応段であって、前記第１反応段の反応チューブは、プロピレンを酸化してアクロレインを生成するための第１触媒を含む、第１シェルアンドチューブ反応段と、ｂ）段間熱交換器と、ｃ）オープン段間領域と、ｄ）複数の反応チューブを含む第２シェルアンドチューブ反応段であって、前記第２反応段の反応チューブは、アクロレインを酸化してアクリル酸を生成するための第２触媒を含む、第２シェルアンドチューブ反応段とを含み、前記第２反応段の反応チューブが２２．３ｍｍ超の直径を有する、プロピレンからアクリル酸を製造するための単一シェルオープン段間反応器を開示している。
【０００５】
特許文献４は、セラミックスの隔壁により仕切られて一方の端面から他方の端面まで軸方向に貫通し、第一の流体である加熱体が流通する複数のセルを有するハニカム構造の第一流体流通部と、セラミックスの隔壁により仕切られて軸方向と直交する方向に貫通し、前記第一流体流通部と前記隔壁によって隔たれて熱伝導可能とされており、第二の流体が流通し、前記第一流体流通部を流通する前記第一の流体の熱を前記隔壁を介して受け取り、流通する前記第二の流体である被加熱体へ熱を伝達するためのセルを有する第二流体流通部とが、交互に複数一体として形成され、前記第一流体流通部側の前記セルが前記第二流体流通部側の前記セルより小さく、前記隔壁の密度が０．５～５ｇ／ｃｍ
３
、かつ前記隔壁の熱伝導率が１０～３００Ｗ／ｍＫである熱交換体を備え、前記第一流体流通部の壁面に触媒が担持されているセラミックス熱交換器を開示している。
【０００６】
特許文献５は、水素を含む気体を複数のプロセスマイクロチャネルの中へ少なくとも１秒あたり０．０１メートルの空塔速度で流し、フィッシャー・トロプシュ合成生成物を含む液体を前記複数のプロセスマイクロチャネルの中へ流し、前記複数のプロセスマイクロチャネルは水素化分解触媒を含み、前記液体は前記水素化触媒の少なくとも一部上に膜を形成し、前記気体は前記液体に接触し、前記水素が前記水素化分解触媒の存在の下で前記フィッシャー・トロプシュ合成生成物と反応することで、水素化分解されたフィッシャー・トロプシュ合成生成物を形成させるステップであって、前記水素化分解されたフィッシャー・トロプシュ合成生成物は５つ以上の炭素原子を有する１つ以上の直鎖脂肪族炭化水素を含むステップ、および前記水素化分解されたフィッシャー・トロプシュ合成生成物を前記複数のプロセスマイクロチャネルから取り出すステップを含み、前記熱は、前記複数のプロセスマイクロチャネルから熱交換器へ移動する、前記複数のプロセスマイクロチャネルを含むマイクロチャネル反応器内でフィッシャー・トロプシュ合成生成物を水素化分解するプロセスを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
ＷＯ２０１９／０８２５３８Ａ１
特開２００２－１８１４６８号公報
特開２０１８－１１１６９６号公報
特開２０１０－２７１０３１号公報
特開２０１７－４８３９７号公報
特開２０１９－１７２５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、ガス状原料を触媒の存在下で化学反応させてガス状生成物を得るための新たな装置および方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために以下の形態を包含する本発明を完成するに至った。
【００１０】
〔１〕第一ガス流入口と第一ガス流出口とを有し且つ第一ガス流入口から第一ガス流出口までを連通する第一反応管内腔を有する第一反応管と、
第一伝熱媒体流入口と第一伝熱媒体流出口とを有し且つ第一伝熱媒体流入口から第一伝熱媒体流出口までを連通する第一伝熱媒体管内腔を有する第一伝熱媒体管とを具備し、
第一反応管は、
第一反応管内腔にＮｉ系触媒、または、白金族金属系触媒、または、その他の貴金属系触媒からなる第一の触媒が置かれており、且つ
第一ガス流入口にて二酸化炭素ガスと水素ガスを含むガス状原料が第一反応管内腔に流入し、第一反応管内腔にてガス状原料を前記第一の触媒と接触させて第一の化学反応をさせ、第一ガス流出口にて第一反応管内腔から前記第一の化学反応で得られるメタンを含む第一ガス混合物が流出する、機構を有し、
第一伝熱媒体管は、
第一伝熱媒体流入口にて伝熱媒体が第一伝熱媒体管内腔に流入し、第一伝熱媒体流出口にて第一伝熱媒体管内腔から伝熱媒体が流出する、機構を有し、且つ
第一反応管が第一伝熱媒体管内腔に挿通されていて、第一伝熱媒体管内腔内の伝熱媒体が第一反応管壁を介して第一反応管内腔内のものとの間で熱交換する、機構を有する、第一反応器と、
第二ガス流入口と第二ガス流出口とを有し且つ第二ガス流入口から第二ガス流出口までを連通する第二反応管内腔を有する第二反応管と、
第二伝熱媒体流入口と第二伝熱媒体流出口とを有し且つ第二伝熱媒体流入口から第二伝熱媒体流出口までを連通する第二伝熱媒体管内腔を有する第二伝熱媒体管とを具備し、
第二反応管は、
第二反応管内腔に第二の触媒が置かれており、且つ
第二ガス流入口にて第一ガス混合物が第二反応管内腔に流入し、第二反応管内腔にて第一ガス混合物を第二の触媒と接触させて第二の化学反応をさせ、第二ガス流出口にて第二反応管内腔から前記第二の化学反応で得られるガス状生成物を含む第二ガス混合物が流出する、機構を有し、
第二伝熱媒体管は、
第二伝熱媒体流入口にて伝熱媒体が第二伝熱媒体管内腔に流入し、第二伝熱媒体流出口にて第二伝熱媒体管内腔から伝熱媒体が流出する、機構を有し、且つ
第二反応管が第二伝熱媒体管内腔に挿通されていて、第二伝熱媒体管内腔内の伝熱媒体が第二反応管壁を介して第二反応管内腔内のものとの間で熱交換する、機構を有する、第二反応器と、
第一ガス流出口と第二ガス流入口とを繋いで、第一反応管内腔と第二反応管内腔とを連通させ、第一ガス混合物から副生成物を除去する機構を有する連結管と、
を含む、ガス状生成物を得るための装置。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許